BAB 11 GETARAN DAN GELOMBANG

BAB 11 GETARAN DAN GELOMBANG A. Getaran Benda Getaran adalah gerakan bolak balik terhadap titik keseimbangan. - Penggaris melakukan getaran dari posisi 1 2 1 3 1 - Bandul melakukan gerak bolak balik dari 1 2 1 3 1 berarti bandul bergetar Titik keseimbangan merupakan titik awal benda sebelum bergetar. Pada gambar di atas titik keseimbangan nomor 1. Banyaknya getaran: a. Satu getaran; gerak bolak balik dari 1 2 1 3 1 atau 2 1 3 1 2 atau 3 1 2 1 3 b. Setengah getaran = gerak dari 1 2 1 atau 2 1 3 atau 3 1 2 Simpangan adalah jarak terdekat yang ditempuh dari suatu titik keseimbangan ke kiri atau ke kanan. 1 4 merupakan simpangan. Amplitudo adalah simpangan terjauh atau terbesar dari titik keseimbangan. Pada gambar di atas 1 2, 1 3 merupakan amplitudo. Frekuensi getaran adalah dalam satu detik (). Rumus : f = satuan frekuensi adalah Hertz (Hz) Contoh: 1. Pegas yang direntangkan bergetar 20 kali selama 10, maka frekuensinya? f = = 20 = 2 Hz 10 2. Frekuensi suatu benda 40 Hz, maka selama 2? f = = f x = 40 Hz x 2 = 80 kali Getaran dan Gelombang 1

3. Perhatikan gambar! Bandul bergetar dari 1 2 1 3 1 2 1 selama 2, maka frekuensi bandul itu Dik: getaran : 1 2 1 3 1 2 1= 1,5 kali Waktu : 2 Dit: f? Jawab: f = = 1,5 kali 2 = 0,75 Hz Periode getaran adalah waktu yang diperlukan untuk satu kali getaran. Rumus: Periode (T) = 1 : T = 1 f Contoh: 1. Benda yang bergetar memiliki frekuensi 10 Hz, berapa periodenya? Dik: f = 10 Hz Maka, T = 1 = 1 = 0,1 f 10 2. Benda bergetar 10 kali selama 5, berapa periodenya? Periode (T) = 1 : T = 1 : 10 5 T = 1 : 2 = 0,5 3. Perhatikan gambar! Bandul bergerak dari 1 2 1 3 selama 3, berapakah periodenya? Bandul beregrak 1 2 1 3 = 0,75 kali getaran, maka periodenya? Periode (T) = 1 : Getaran dan Gelombang 2

T = 1 : 0,75 3 T = 1 x 3 0,75 = 4 4. Perode suatu getaran 2, maka frekuensi getarannya? T = 1 f = 1 = 1 = 0,5 Hz f T 2 5. Periode suatu getaran 0,2, maka? T = 1 f = 1 = 1 = 5 Hz f T 0,2 f = = f x = 5 x 1 = 5 kali dalam 1 Hubungan frekuensi dengan periode dapat ditukis dalam persamaan: T = 1 f dan f = 1 T Periode getaran: a. Periode gataran 0,1 artinya: untuk menempuh satu kali getaran membutuhkan waktu 0,1. Maka dalam satu = 1 = 10 kali getaran. Maka frekuensinya: 1 = 10 Hz 0,1 b. Periode getaran 2 artinya: untuk menempuh satu kali getaran membutuhkan waktu 2. Maka dalam satu = 1 = 0,5 kali getaran. 2 Maka frekuensinya: 1 = 0,5 Hz 2 Frekuensi getaran: a. frekuensi getaran 400 Hz artinya: dalam 1 adalah 400 kali getaran. Maka periodenya (T) = 1 = 0,0025 400 b. frekuensi getaran 20 Hz artinya: dalam 1 adalah 20 kali getaran. Maka periodenya (T) = 1 = 0,05 Satuan frekuensi: 20 1 Hertz = 10-3 kilo Hertz 1 KHz = 10 3 Hz 1 Hz = 10-3 KHz 1 MHz = 10 6 Hz 0,1 Getaran dan Gelombang 3

1 Hz = 10-6 Mega Hertz 1 Hz = 1 cycle/ 1 Hz = 10-6 MHz Gelombang adalah getaran yang merambat di dalam suatu medium. Pada peristiwa gelombang materi mediumnya tidak berpindah. Gelombang pada umumnya: a. gelombang mekanik yaitu gelombang yang rambatannya memerlukan medium b. gelombang elektromagnetik yaitu gelombang yang rambatannya tidak memerlukan medium. B. Macam macam Gelombang Gelombang mekanik menurut arah rambatannya terdiri dari gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Gelombang transversal yaitu gelombang yang ada getaran tegak lurus pada arah rambatannya. - Tali diusikkan nampak kertas kecil bergerak vertical (ke atas) sedangkan rambatan tali ke depan - Pada gelombang itu terdapat bukit dan lembah Contoh gelombang transversal: a. Gelombang tali yang diusikkan b. Gelombang permukaan air c. Gelombang slinkiyang digetarkan melintang Getaran dan Gelombang 4

Bagian bagian gelombang transversal: Yang dimaksud dengan satu gelombang ialah (gambar): a B C D E atau B C D E F A B C = bukit gelombang D = dasar gelombang C D E = lembah gelombang B D 1 = amplitude B = puncak gelombang D D 2 = amplitude A, C, E = simpul A C E = satu gelombang A B C = ½ gelombang A B C D = ¾ gelombang A B = ¼ gelombang Contoh perhitungan dalam gelombang transversal: 1. Amplitudo = B B 1 = D D 1 = 1,5 meter 2. Ferkuensi gelombang (f) Frekuensi gelombang yaitu banyaknya gelombang dalam satu. banyaknya gelombang f = dik: banyaknya gelombang = A I = 2 gelombang (A E dan E I) Waktunya = 4 Maka, f = banyaknya gelombang = 2 4 = 0,5 Hz 3. Periode gelombang (T) Periode gelombang adalah waktu yang diperlukan oleh satu gelombang. Getaran dan Gelombang 5

Periode (T) = 1 : banyaknya gelombang = 1 f a) Satu gelombang = A E Waktu untuk AE = 2 Periode gelombang (T) itu 2, atau b) Diketahui frekuensi(f) dari b di atas = 0,5 Hz Maka periode (T): T = 1 = 1 = 2, atau f c) Diketahui: banyaknya gelombang: A I = 2 gelombang Waktu tempuh: A I = 4 Maka Periode (T) = 1 : = 1 : 2 4 = 1 x 4 2 = 2 4. Panjang gelombang (λ) 0,5 banyaknya gelombang Panjang gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh satu gelombang. Diketahui: λ = A E A G = 9 m terdiri dari 2 bukit (A B C dan E F G) 1 lembah C D - E 3 bagian Sehingga jarak bagian 9 m = 3 meter, maka jarak 1 gelombang = 2 bagian x 3 3m = 6 m Jadi panjang gelombang itu 6 m. Getaran dan Gelombang 6

5. Cepat rambat gelombang (V) Jarak yang ditempuh gelombang dalam satu rumusnya V = λ. f atau V = λ T Dik: λ = 6 m f = 0,5 Hz T = 2 Maka cepat rambat gelombang (V): V = λ. f = 6 m. 0,5 Hz = 3 m/s atau V = λ = 6 m = 3 m/s T 2 Hubungan antara frekuensi (f;hz), panjang gelombang (λ;meter), dan cepat rambat gelombang (V; m/s), serta periode (T;). V = λ. f f = V f = 1 V = λ λ = V. T λ = V λ T f T = 1 T T = λ f V Contoh: 1. Suatu gelombang merambat di udara dengan kecepatan 340 m/s dan frekuensinya 680 Hz. Maka panjang gelombang dan periodenya? Dik: V = 340 m/s f = 680 Hz a) λ = V = 0,5 meter f b) Periode gelombang (T) = 340m /s 680 Hz T = λ 0,5 m = = 0,0014 V 340 m /s Atau T = 1 = 1 = 0,0014 f 680 Hz 2. Sebuah gelombang panjangnya 2 meter dan kecepatannya 0,5 m/s. maka frekuensi dari periode gelombang itu: λ = 2 m V = 0,5 m/s a. f = V λ = 0,5 m /s 2 m = 0,25 Hz b. T = λ V = 2 m 0,5 m /s = 4 atau T = 1 f = 1 0,25 Hz = 4 3. Gelombang tali panjangnya 3 meter dengan periodenya 2, maka frekuensi cepat rambatnya? λ = 3 m T = 2 a. f = 1 = 1 = 0,5 Hz T 2 b. V = λ. f = 3 m. 0,5 Hz = 1,5 m/s atau V = λ = 3 m T 2 = 1,5 m/s Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatannya berimpit dengan getaran. Bagian bagian gelombang longitudinal: Getaran dan Gelombang 7

Contoh gelombang longitudinal: slinki dan bunyi Sifat gelombang selain dari dapat merambat juga gelombang dapat dipantulkan. Contoh pemantulan gelombang: a. Pemantulan gelombang tali oleh tali b. Gelombang air laut dipantulkan oleh pantai c. Gelombang air kolam atau danau dipantulkan oleh tambakannya d. Gelombang radio dipantulkan oleh benda dan antenna Pengaruh dari pemantulan gelombang: a. Pemantulan gelombang air laut dapat menimbulkan pengikisan pantai yang disebut abrasi. Agar tidak terjadi abrasi perlu ada penahannya berupa hutan mangrove atau bakau secara alami. b. Pemantulan gelombang air sungai, danau atau kolam dapat menimbulkan pengikisan tanah oleh air yang disebut erosi. Agar tidak terjadi erosi itu perlu ada sisitem tanggul/tambak yang kuat. Hubungan gelombang dengan energy: - Gelombang dihasilkan dari perambatan getaran - Perubahan getaran dilakukan dengan usikan - Usikan menggunakan energy - Dengan demikian gelombang itu perambatan atau perpindahan energy. Perbedaan gelombang mekanik dengan gelombang elektromagnetik: Aspek Pembeda Gelombang Mekanik Gelombang Elektromagnetik Sumber getaran Berupa zat atau materi Medan listrik dan medan magnet Perantara Memerlukan zat atau medium Tidak memerlukan zat atau medium Pada ruang hampa Tidak dapat Dapat merambat merambat Contoh Gelombang transversal dan longitudinal Radio, televise, dan cahaya Getaran dan Gelombang 8